CC BY
32Приглашенная лекция
НОВЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА, НЕОБЫЧНЫЕ СВОЙСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЙ НАНОКОМПОЗИТОВ ИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Классен Н.В., Покидов А.П., Ершов А.Е.
Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка 001:10.24411/9999-004А-2018-10004
Наши эксперименты по динамическому образованию композитов из синтетических полимеров и неорганических наноструктур не только привели к созданию технически простых и экономичных технологий для уже известных применений в механике и электротехнике, но и выявили целый ряд возможностей получения материалов с качественно новыми оптическими, электронными, радиационными свойствами, не проявлявшихся в отдельно взятых исходных полимерах и наночастицах. Центрифугирование суспензии в виде коллоидного раствора синтетических полимеров с введенными туда диэлектрическими наночастицами, налитой на быстро вращающийся диск, повышает в несколько раз радиационную прочность композитной пленки, сформированной на диске при испарении растворителя. Под действием центробежной силы в коллоидном растворе возникают радиальные неустойчивости, приводящие к выбросу с вращающегося диска микрокапель, которые за сотые доли секунды вытягиваются в многосантиметровые волокна диаметрами от десятых долей микрона до десятков микрон. Оптико- и электронно-микроскопические исследования волокон выявили радиальную и осевую модуляцию их морфологии: большинство волокон представляют собой микропучки из параллельной оси волокон наноскопических диаметров, причем в осевом направлении и морфология, и состав волокон промодулированы квазипериодически с периодами от долей микрона до нескольких микрон. Такая наномодуляция в радиальном и осевом направлениях, соизмеримая с длинами волн видимого света, существенно изменяет характеристики рентгенолюминесценции композитов. Во-первых, световыход люминесценции отвержденных центрифугированием композитных пленок и волокон оказался на 20 - 40 % выше, чем у пленок такого же состава, но отвержденных на неподвижной подложке. Во-вторых, излучаемый при люминесценции свет направлен преимущественно вдоль оси волокна. Это объясняется фотонной наноструктурой волокон, концентрирующей люминесценцию в осевом направлении. Формирование из нановолокон двумерных матриц позволяет при детектировании ими рентгеновского излучения создать простой и дешевый, но, тем не менее, высокоразрешающий рентгеновский микроскоп. С другой
стороны, периодические композитные наноструктуры органика-неорганика при ионизирующем облучении напрямую генерируют электричество.
Еще один новый метод динамического формирования композитов -внедрение органических полимеров и неорганических наночастиц внутрь приповерхностного слоя шариковой обкаткой, что на несколько порядков выше параметров внедрения легирующих компонентов обычной термодиффузией. Более того, полимеры в металлы внедрены впервые в мире.
